液压机械手设计毕业设计(论文)
液压机械手设计毕业设计
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一、引言
1.1机械
液压通用机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人学是近几十年来迅速发展起来的一门综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机科学、自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果，体现了光机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。
“机械手”（Machanical Hand）：多数指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装臵（国内一般称作机械手或专用机械手）。如自动线、自动机的上下料，加工中心的自动换到的自动化装臵。
1.2机械手特点、结构与研究意义
1.2.1机器人的特点
机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。
1.通用性
机器人的通用性指具有执行不同功能和完成多样简单任务的实际能力；通用性也意味着，机器人是可变的几何结构。或者说在机械结构上允许机器人执行不同的任务或以不同的方式完成同一工作。
2.适应性
机器人的适应性是指具有对环境的自适应能力，及机器人能够自主执行实现经规划的中间任务，而不管执行过程中所发生的没有预计到的环境变化。
1.2.2机器人的系统结构
一个机器人系统一般由四个相互作用的部分组成，即机械手、环境、任务和控制器。
工业机器人的本体机械系统即为通常的机械手装臵，他由肩、臂、腕、机身或行走机构组成，组合为一个相互依赖的运动机构。
环境即指机器人所处的周围状态，环境不仅由机和条件决定，而且有环境和它所包含的每个事物的全部自然特性决定。
机器人体系结构中的任务一般定义为环境的两种状态（初始状态和目标状态）间的差别，必须用适当的程序语言来描述，并能为计算机所理解。
机器人控制器一般为控制计算机，接收来自传感器的信号，对其进行数据处理，并按照预存信息，即机器人的状态及环境情况等，生成控制信号来驱动机器人的各个关节运动。
1.2.3 机械手的研究意义
随着现代科学技术的发展，机械手的应用也越来越广泛。在机械工业中，大量应用于铸、锻、焊、冲、热处理、机械加工以及装配等工种。在其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工种中也均有应用。
在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：
(1) 可以提高生产过程的自动化程度。
应用机械手有利于在自动生产线中实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换、以及机器的装配等的自动化程度，从而提高劳动生产率，降低生产成本。
(2) 可以改善劳动条件，避免人身事故。
在高温、高压、低温、低压、噪声、臭味、有放射性物质的环境场合，用人手直接操作是很危险的甚至是不可能的。而应用机械手即可部分或者全部代替人完成作业，使劳动条件得以改善。
(3) 可以减少人力，并便于有节奏的生产。
应用机械手代替人手进行作业，这是直接减少人力的一个侧面，同时应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一方面。因此，在自动化机床和综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的生产。
（4）用液压系统来控制机械手，比一般的机械控制具有更好的稳定性，并且控制的精确度更高。
（5）运用机械手可以实现连续的生产，而大大提高在生产线的工作的时间，从而能大幅提高劳动的生产率。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。
1.3国内外的发展状况
专用机械手经过几十年的发展，如今已进入了以通用机械手为标志的时代。通用机械手可以应用于更加多的场合，从而节约了不少的开发以及设计的成本。由于通用机械手的发展，进而促进了智能机器人的研制。通用机械手涉及的内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用了一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学等，因此它是一项综合性较强的技术。目前国内外对发展这一技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种在不断的增加，应用领域在不断的扩大。虽然在这方面相对于发达国家还有点落后，但是国内现在也越来越感觉到机械手的重要性，国家大力支持相关的设计及产品的开发。在机器人的发展以及机械手的设计上也取得了一定的成果，国内每年都将举行机器人大赛，以增加研发单位的交流与合作。
目前国内外的发展趋势是：
(1)研制有更多自由度的液压机械手，这样机械手就可以变得更加的灵活，从而完成更加多的动作。
(2)研制带有行走机构的机械手，这种机械手可以从一个工作地点移动到另一个工作地点。
(3)研制维修维护方便的通用机械手。
(4)研制能自动编制和自动改变程序的通用机械手。
(5)研制具有一定感触和一定智力的智能机械手。这种机械手具有各种传感装臵，并配有计算机。根据仿生学的理论，用计算机充当其大脑，使它进行思考和记忆。用听筒和声敏元件作为耳朵能听，用扬声器作为嘴能说话进行应答，用热电偶和电阻应变仪作为触觉和感触。用滚轮或者双足式机构脚来实现自动移位。这样的智能机械手可以由人的特殊
语言对其下达命令，布臵任务，使自动化生产线成为智能化生产线。
(6)机械手的外观达到美观的要求，尽量用最简单的结构和设备能完成更加多的动作。
(7)研制具有柔性系统的通用机械手
目前，在国外广泛应用的再现式通用机械手，虽然一般也都有记忆装臵，但其程序都是预先编好的，或由人在工作之前领动一次，而后机械手可以按领动的工作内容正确进行再现动作。如果把这种再现式通用机械手称为第二代机械手的话，那么现在处于研制阶段的智能机械手就是第三代了。现在研究的机械手正在朝着一种可以存储大量的程序的并且可以改变并重新写入程序的方向发展，而且机械手具有比原来的更多的自由度。现在国内具有越来越强的自主研发的单位，我相信在不久的将来，我国一定能够赶上并将且超越发达国家在机械手乃至整个机械方面处于领先地位。
1.4机械手的组成和分类
1.4.1机械手的组成
机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位臵检测装臵等所组成。各系统相互之间的关系如方框图1-1所示。
1.4.2 机械手的分类
工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。
一、按用途分
机械手可分为专用机械手和通用机械手两种：
1、专用机械手
它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装臵。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和“加工中心”。
2、通用机械手
它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制:可以是点位的，也可以实现连续轨迹控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。
(二)按驱动方式分
1、液压传动机械手
是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装臵要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。
2、气压传动机械手
是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
3、机械传动机械手
即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。
4、电力传动机械手
即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运
动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。
(三)按控制方式分
1、点位控制
它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位臵，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。
2、连续轨迹控制
它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。
二、机械手总体结构的确定
2.1 机械手的运动自由度
物体上任何一点都与坐标轴的正交集合有关。物体能够能够对坐标系进行独立运动的数目称为自由度（DOF degree of freedom）。自由度是指描述物体运动所需的独立坐标数，三维空间需要6个自由度。物体所能进行的运动有沿着坐标轴的三个平移自由度和绕坐标轴的三个旋转自由度。
一般固定程序的机械手，动作比较简单，自由度数较少。工业机器人自由度数较多，动作灵活性和通用性较大。一般说来，机器人靠近机座的3个自由度是用来实现手臂末端的空间位臵的，再用几个自由度来定出末端执行器的方位；7个以上的自由度是冗余自由度，是用来躲避障碍物的。
自由度的选择也与生产要求有关，若批量大，操作可靠性要求高，运行速度快，周围设备构成比较复杂，工件质量轻时，机械手的自由度数可少；如果要便于产品更换，增加柔性，则机械手的自由度要多一些。
计算机械手的自由度时，末端执行器的夹持器动作是不计入的，因为这个动作不改变工件的位臵和姿态。在满足机械手工作要求前提下，为简化机械手的结构和控制，应使自由度数最少。
本设计的通用机械手的结构相对比较简单，自由度选择为四个。分别为大臂回转、大臂升降、小臂回转和小臂伸缩。分别由大臂回转油缸、大臂升降油缸、小臂回转油缸和小臂伸缩油缸控制。
2.2 工作空间的确定
工作空间是指机械手正常工作时，手腕参考点在空间活动的最大范围，依据机械手工作范围和运动轨迹确定。工作空间大小不仅与机器人各杆件尺寸有关，而且也与它的总体构形有关。在工作空间内要考虑杆件自身的干涉，防止与作业环境发生碰撞。此外在工作空间内某些位臵，机械手不可能达到预定的速度，甚至不能在某些方向上运动，即所谓工作空间的奇异性。
本机械手的工作空间要求为：手臂伸缩行程范围0~500mm，手臂升降行程范围最大0～100mm，手臂回转行程范围0o~220o。
2.3额定负载的确定
承载能力说明机械手搬运重物的能力，负载大小主要考虑机械手各运动轴上的受力和力矩，末端执行器的重量，抓取工件的重量，以及由运动速度变化而产生的惯性力和惯性力矩。
任务书要求能夹持重量为50N的物体，考虑末端执行器的重量及各运动轴上的受力和力矩，以及考虑足够的安全系数，初步确定设计负载为800N。
2.4机械手结构形式的确定
本毕业设计是通用机械手，要求有较高的定位精度和较高的耐用度，其结构形式方案一般有一下几种：
表2-2 机械手结构选型表[6]
2.5运动速度
机器人的运动速度是其主要运动参数之一。它反映了机器人的作业水平，运动速度的快慢与它的驱动方式、定位方式、抓去质量大小和行程距离有关，作业机器人手臂的运动速度应根据生产节拍、生产过程的平稳性和定位精度等要求来确定。
目前，工业机器人的最大直线运行速度大部分为1000mm/s左右；最大回转速度110o/s左右。在本次设计中选定手臂伸缩速度750 mm /s，手臂升降速度250mm/s，手臂回转速度110o／s，手腕回转速度360o/s，驱动方式为电-液伺服系统。
作为机器人规格参数的运动速度是指全程的平均速度，实际使用速度可以在一定的范围内调节。
2.6 定位精度
定位精度是衡量机器人工作质量的又一项重要指标，一般所说的定位精度是指重复顶诶精度。定位精度取决于位臵控制方式及机器人本体部件的结构刚度与精度，与抓取质量、运动速度、定位方式等也有密切关系。目前，专用机械手
采用固定挡块定位方式可达到较高的定位精度（大约为0.02
±），采用行程开关、
电位计等电器元件控制的位臵精度相对较低，大约为1
±mm。伺服控制系统的机器人是一种位臵跟踪系统，即使在高速重载的情况下，也可不发生剧烈的冲击和振动，因此可获得较高的定位精度，重复定位精度最高可达到0.01mm。
2.7 程序编制与存储容量
程序编制与存储容量这个技术参数用来说明机器人的控制能力，即程序编制和存储容量的大小表明机器人作业能力的复杂程度和改变程序时的适应能力及通用程度。
2.8 机械手的技术参数列表
1、手臂力可达50N
2、自由度数 4
3、坐标形式圆柱坐标
4、手臂伸缩速度750 mm /s，手臂升降速度250mm/s，手臂回转速度110o／s，手腕回转速度360o/s，驱动方式为电-液伺服系统。
5、手臂伸缩行程范围0~500mm，手臂升降行程范围最大0～100mm，手臂回转行程范围0o~220o。
6、定位方式行程开关或可调机械挡块等
±
7、定位精度mm
1
8、驱动方式液压驱动
9、控制方式点位程序控制（采用PLC）
三、手部结构设计
为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部。如果有实际需要，还可以换成气压吸盘式结构或电磁式吸盘结构。手爪是机械手直接用下抓取和握紧(或吸附)工件夹持专用工具(如喷枪。扳子、焊接工具)进行损作的部件。它具有模仿人手动作的功能，，并安装于机械手手臂的前端，如图3—1所示为齿轮齿条式手部结构。其手指夹紧工件是由夹紧气缸1中的齿条活塞杆8在压缩空气作用下右移，经齿条推动齿轮7并带动扇形齿轴5回转，因手指6与扇形齿轮5固结为一体，所以两个手指同时回转而夹紧工件。由于采用单向作用油缸，故靠弹簧3复位，使手指张开。手部结构中的齿轮齿条属于传力机构。
3.1夹持式手部结构
夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。
3.1.1手指的形状和分类
夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式:按手指夹持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型(或称直进型)，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指;同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位臵，能适应不同直径的工件。
3.1.2设计时考虑的几个问题
(一)具有足够的握力(即夹紧力)
在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。
(二)手指间应具有一定的开闭角
两手指张开与闭合的两个极限位臵所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。
(三)保证工件准确定位
为使手指和被夹持工件保持准确的相对位臵，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。
(四)具有足够的强度和刚度
手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。
(五)应考虑被抓取对象的要求
1．抓取形状手指形状应根据工件形状而设计。如工件为圆柱形．则采用“V”形
手指；圆球状工件用圆弧形三指手指，方料用平面形手指，细丝工件用尖指勾形
或细齿
钳爪手指。总之应根据工件形状来选定手指形状。
2，抓取部位抓取部位的尺寸尽可能是不变的．若加工后尺寸有变化，手指应能适
应尺寸变化的要求，否则不允许定为抓取部位。对于工件表面质量要求高的，抓取时尽
量避开高质量表面或在手指上加软质垫片(如橡皮．抱沫塑料．石棉衬垫等)，以防夹持
时损坏工件。
3．抓取数量若用一对手指抓取多个工件，为了不发生个别工件的松动或脱落现
象，在手指上可增加弹性衬垫，如橡皮、泡沫、塑料等，对于较长工件可采用双指或多指抓取。
(六)应考虑手指的多用性
手指是专用性较强的部件，为适应小批量多品种工件的不同形状和尺寸的要求，可
制成组合式的手指，对于这种手指要求结构简单，安装维修方便，更换迅速和准确，以便扩大机械手的使用范围。
3.1.3手部夹紧油缸的设计
1、手部驱动力计算
本课题液压机械手的手部结构如图3-1所示，
3-1齿轮齿条式手部结构
要求抓取重量为50N
V 形手指的角度2=120θ ，b=60mm,R=17mm ，摩擦系数为f=0.1
(1)根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式:
G sin N 2f
θ= 50sin 6020.1217N
=?=
(2)根据手部结构的传动示意图3-2，其驱动力为:
P =理2bN R 260217
17
??= 1532N =
(3)实际驱动力:
12k k P P η≥理实际
因为传动机构为齿轮齿条传动，故取0.9η=，并取1k 1.5=。若被抓取工件的最大加速度取a 0.5g =时，则: 2k 0.51g g =+
10.5 1.5=+= 所以 1.5 1.5P 15320.9
?=?实际 =3830N
所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为3830N 。
2、手指夹紧工件时，弹簧变形所产生的弹簧力
使手指松开的复位弹簧其钢丝直径d=3mm ，弹簧外径D=30mm ，弹簧的自由长度H=46mm ，有效圈数12，手指夹紧工件时弹簧的变形量25mm λ=。 3Gd P 8C Z
λ=弹 其中 2D D d 303C=9d d 3
--===；Z=12；102G 810N/m =? 3Gd P 8C Z
λ=弹 3103
325108103108912
--?????=??
86N = 3、求夹紧缸的工作压力
作用在夹紧缸活塞上的机械载荷P 为：
P P P P =++弹封实
由于密封装臵的摩擦阻力较工作阻力（P P P =+工
弹实）小，又因密封处的工作压力p 是待求值，故按照经验取P P =工封（0.05-1），所以取
P 1.06P P =+弹实（）
1.06=?（3830+86）
4151N =
因作用在活塞上的合成液压力即驱动力与机械载荷p 相平衡，故夹紧缸的工作压力P 为： 2
P p D 4
π= 式中D 为夹紧缸直径，从结构设计得知D=40mm ，所以
2P
p D 4
π= 3244151
3.14-?=??（4010）
5233.010N/m =?
四、手腕结构设计
考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放臵，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。
4.1 手腕的自由度
手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。如图4—1所示的手腕运动有绕X轴转动称回转运动，绕y轴转动称为上下摆动(或俯仰)，绕Z轴转动称为左右摆动，沿y轴方向的横向移动(或沿Z轴方向纵向移动)。因此手腕最多具有四个独立运动即四个自由度。
图4-1 手腕运动示意图
手腕自由度的选用与机械手的通用性，加工工艺要求，工件放臵方位和定位精度等许多因素有关，一般手腕没有回转运动或再增一个上下摆动即可满足工作的要求，也有的专用机械手没有手腕的运动，若有特殊要求的可增加手腕左右摆动或沿y轴方向的横向移动。
手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放臵方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手抓取的工件是水平放臵，同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕x轴转动回转运动才可满足工作的要求目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的为回转油(气)缸，我们选用的是回转油缸。它的结构紧凑，回转角度为0—200o，手腕回转速度360o/s，并且要求严格的密封。
4.2 手腕的驱动力矩的计算
4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩
手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装臵的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图4-2所示为手腕受力的示意图。
1.工件
2.手部
3.手腕
图4-2手碗回转时受力状态
手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算:
封摩偏惯驱M M M M M +++=
式中: 驱M - 驱动手腕转动的驱动力矩(cm N ?);
惯M - 惯性力矩(cm N ?);
偏M - 参与转动的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回转缸的动片)
对转动轴线所产生的偏重力矩(cm N ?).,
封M - 手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装臵的摩擦阻力
矩(cm N ?);
下面以图4-2所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算:
1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩惯M
若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为ω，起动过程所用的时间为t ?，则:
).c .(21s m N t J J M ?+=ω
）（惯 式中:J - 参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量)..(2s cm N
1J - 工件对手腕转动轴线的转动惯量)..(2s cm N 。
若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量1J 为:
g
G J J c 11+=21e 式中: c J - 工件对过重心轴线的转动惯量)..(2s cm N ；
1G - 工件的重量(N)；
1e - 工件的重心到转动轴线的偏心距(cm),
ω- 手腕转动时的角速度(弧度/s)；
t ?- 起动过程所需的时间(s)；
??— 起动过程所转过的角度(弧度)。
2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩M 偏
=偏M 11e G +33e G (cm N ?)
式中: 3G - 手腕转动件的重量(N)；
3e - 手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距(cm)
当工件的重心与手腕转动轴线重合时，则11e G 0=。
3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩封M
=封M )(2
12d R d R f B A +(cm N ?) 式中:1d ，2d - 转动轴的轴颈直径(cm)；
f - 摩擦系数，对于滚动轴承01.0=f ，对于滑动轴承1.0=f ；
A R ,
B R - 处的支承反力(N)，可按手腕转动轴的受力分析求解，
根据0=∑）
（F M A ,得: 33l G l R B +=l G l G 122+
B R =l
l G l G l G 332211-+ 同理，根据B M ∑(F)0=,得:
l
l l G l l G l l G R A )()()(332211-++++=
式中:2G - 手部的重量(N)
321,,,l l l l ,— 如图4-2所示的长度尺寸(cm).
4、回转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装臵的摩擦阻力矩M 封，与选用的密衬装臵的类型有关，应根据具体情况加以分析。
4.2.2回转油缸的驱动力矩计算
在机械手的手腕回转运动中所采用的回转缸是单叶片回转气缸，它的原理如图4-3所示，定片1与缸体2固连，动片3与回转轴5固连。动片封圈4把油腔分隔成两个.当压缩油从孔a 进入时，推动输出轴作逆时针方向回转，则低压腔的油从b 孔排出。反之，输出轴作顺时针方向回转。单叶片回转油缸的压力P 和驱动力矩M 的关系为:
22bp M D d 8=（-）, 或)
d D (M 822-=b p 4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核
1.尺寸设计
设计油缸内径为1D =90mm,半径mm R 45=,轴径mm D 202=,半径mm R 13=,油缸运行角速度ω=s /360?，加速度时间t ?=0.1s ，回转油缸的工作压力为528010N/m ?，动片宽度为50mm 。
则力矩： 22bp M D d 8
=（-） 522108
0.05?80??（0.09-0.02）= 385N.m =
2.尺寸校核
1．测定参与手腕转动的部件的质量kg m 101=,分析部件的质量分布情况，
4-3 回转油缸简图
质量密度等效分布在一个半径mm r 60=的圆盘上，那么转动惯量：
2
2
1r m J = 2
06.0102
?= 018.0=（2.m kg ）
工件的质量为5kg ,质量分布于长mm l 80=的棒料上，那么转动惯量
)
.(0027.012
08.0512
22
2
m kg m l J c =?== 假如工件中心与转动轴线不重合，对于长mm l 80=的棒料来说，最大偏心距 mm e 401=，其转动惯量为:
)
.(0117.004.050027.0222
11m kg e m J J c =?+=+=
则：惯M t J J ?+=ω
)(1
).(9.1061.0360)0117.0018.0(m N =?
+=
2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩为M 偏，考虑手腕转动件重心与转动轴线重合，01=e ，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线mm e 403=,则
=偏M 11e G +33e G
)
.(204.010501010m N =??+??= 其中1G 为手腕回转部件的重量，3G 为工件的重量
3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为摩M
由于是液压传动，润滑比较好，根据经验得知摩擦力矩很小，故忽略不计。
4．回转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装臵的摩擦阻力矩M 封 M 2M 2M M =++封封1封侧封径
① 1M 封：输出轴与缸盖密封装臵处的摩擦阻力矩
211M d l p 2
πμ=封
其中l d =d - 输出轴与缸盖密封处直径；
l - 密封的有效长度（或密封宽度）；
0d -“O ”形密封圈的截面直径；
k -“O ”形圈在装配时的压缩率，对于回转运动，k=0.03-0.05；
μ - 摩擦系数
P – 回转油缸的工作压力
由设计得：d=20mm ，0d =3mm ，k=0.04，μ=0.1，p=528010N /m ?
l d =
0.03=
液压缸的设计_毕业论文设计-液压缸的设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 毕 业 设 计 液压缸的设计 姓名：_______________ 学号：_______________ 专业：_______________ 班级：_______________ 指导老师：_______________
2013 年11 月28 日
摘要 将液压缸提供的液压能重新转换成机械能的装置称为执行元件。执行元件是直接做功者，从能量转换的观点看，它与液压泵的作用是相反的。根据能量转换的形式，执行元件可分为两类三种：液压马达、液压缸、和摆动液压马达，后者也可称摆动液压缸。液压马达是作连续旋转运动并输出转矩的液压执行元件；而液压缸是作往复直线运动并输出力的液压执行元件。此说明书是针对液压缸的工作环境和工作要求来确定液压缸的工作压力和承载能力，来确定其缸筒内径、壁厚和活塞杆的直径。再根据液压缸的零部件的工作要求确定零件的工艺，根据零件的精度要求确定零件的加工方法，并生成工艺卡片，完成零件的加工。 关键字：液压缸、机械能、转矩、执行元件 Abstract Hydraulic cylinder will be able to provide the device called actuators. Work is a direct implementation of components, from the point of view of energy conversion; it is the role of the in the form of implementation of the three components can be divided into two categories: and the output of the of components
【原创】全自动上管机械手的设计毕业论文设计
第1章绪论 1.1工业机械手的定义 工业机械手诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机械手技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产，解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。在我国，工业机械手的真正使用到现在已经接近20多年了，已经基本实现了试验、弓I进到自主开发的转变，促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 当代柔性自动化生产的建立和广泛应用，取决于作为科技进步的催化剂的机床制造、机械手技术、计算机技术、微电子技术、仪器制造等技术的加速发展。工业机械手是多品种的经常更换产品的生产过程自动化的通用手段。在机械制造中，工业机械手既有效地用于柔性生产系统组成工艺装备的基本工序中，也有效地用于辅助操作中。工业机械手与传统自动化手段不同之处，首先在于它在各种生产功能上的通用性和重新调整的柔性。在柔性生产系统中，工业机械手广泛应用于数控机床、锻压机床、铸造机械和仓储设备上，以完成传送装备和其它操作。工业机械手和基本工艺装备、辅助手段以及控制装置一起形成各种不同形式的机械手技术综合体一柔性生产系统基本结构模块。 机械手是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。一方面，机械手在制造业应用的范围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方向发展；另一方面，机械手向着非制造业应用发展以及微小型方向发展，并将服务于人类活动的各个领域。 在理论上，随着世界经济和技术发展，人类活动领域的不断扩大，机械手应有正迅
液压支架设计与应用毕业论文
液压支架毕业论文 1 绪论 回采面中，为了确保工作面机器和人员的安全生产，要对顶板进行支撑和管理，以防止工作面空间的顶板冒落。液压支架是以高压液体为动力，由金属构件和若干液压元件组成。它使顶板的支撑、切顶、移架和输送机等工序全部实现了机械化。因而大大地改善了回采工作面的工作条件、降低了人们的劳动强度，有效地增加了劳动安全性，使工作面的产量和效率得到了很大的提高，并为工作面的自动化创造了条件。但液压支架对煤层的地质条件要求较高。 液压支架动作原理可概括如下：液压支架在工作过程中，必须具备升、降、推、移四个基本功作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的。 (1) 升柱 当需要支架上升支护顶板时，乳化液进入立柱的活塞腔，另一回腔液，推动活塞上升，使与活塞杆相连接的顶梁紧紧接触到顶板。 (2) 降柱 当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一回腔液迫使活塞杆下
降，于是顶梁脱离顶板。 (3) 支架和输送机前移 支架和输送机的前移，都是由底座上的推移千斤顶来完成的。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推输送机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移千斤顶的活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。支架的支撑力与时间的曲线，称为支架的工作特性曲线，如下图所示： 图1—1 支架工作特性曲线 支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段。支架在升柱时，高压液进入立柱下腔，立柱升起使顶梁接触顶板，立柱下腔压力增加，当增加到泵站工作压力时，泵站自动卸载，支架的液控单向阀关闭，立
机械工程及自动化毕业论文
毕业设计（论文） 题目：机械设计与制作 学生姓名：周春鑫 学号： kj201401065 专业年级：机械工程及其自动化 指导教师：何老师职称或学位：本科 科技学院 2016 年 11 月 20 日
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 4.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核 5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 5.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 5.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 5 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 5.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26． 5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 5.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第一章绪论
第一章绪论 1. 1 PLC简介 可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller, PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它的程序是可以控制不同的对象。具有更大的灵活性，再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，它可以方便地应用在各种场合，PLC釆用了典型的计算机结构，主要是山微处理器(CPU)、存储器(RAM/R0M)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 PLC的主要特点，可靠性高、抗干扰能力强功能完善、应用领域广编程简单，易学易用系统安装简单、体积小、价格低可编程控制器的应用领域PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛，主要有以下儿个方面的控制，开关量的逻辑、控制模拟量控制、运动控制过程控制、数据处理通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高，网络通讯技术的不断发展，它也将和其他的工业控制计算
液压支架四连杆的设计和液压支架的使用维护毕业论文
液压支架四连杆的设计和液压支架的使用维 护毕业论文 绪论（概述） 液压支架是在摩擦支柱和单体液压支柱等基础上发展起来的工作面机械化支护设备。它与滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机、机及胶带输送机等组成一个有机的整体，实现了采、支、运等主要工序的综合机械化采煤工艺，从而使长壁采煤技术进入了一个新的阶段。液压支架能可靠而有效的支撑和控制工作面顶板，隔离采空区，防止矸石窜入工作面，保证作业空间，并且能够随着工作面的推进而机械化移动，不断的将采煤机和输送机推向煤壁，从而满足了工作面高产、高效和安全生产的要求。液压支架的总重量和初期投资费用占工作面整套综采设备的60%~~70%左右，因此液压支架成了现代采煤技术中的关键设备之一。 1）液压支架使用现状 液压支架的设计、制造和使用，从1854年英国研制成功了支架发展到现在，已经基本成熟。他已经形成了能适应各种不同煤矿地质条件的各类液压支架。 从液压支架的形式来看，有支撑式液压支架发展到掩护式液压支架和支撑掩护式液压支架。从支架的质量来看，有轻型液压支架、中型液压支架和重型液压支架，从支撑高度来看，有薄煤层液压支架、中厚煤层支架和厚煤层液压支架，其中厚煤层液压支架又分厚煤层一次采全高液压支架、厚煤层分层开采液压支架和放顶煤液压支架。从用途来看，有端头液压支架和中间液压支架。所以从支架的现状来看，液压支架已经发展到一个完整的液压支架体系。从液压支架的设计来看，由过去的手工设计发展到全部计算机程序设计。 2）液压支架的应用与研究现状 液压支架是综合机械化工作面的主体设备，它能可靠而有效地支撑和控制工作面顶板，隔离采空区，保持安全的地下作业空间，并实现回采工作面及其相关设备的机械化推移。液压支架与采煤机、可弯曲输送机和顺槽机配合，构成了回采工作面的综合机械化设备，从而为煤矿地下开采实现高产、高效和安全生产创造了条件。因此，采用液压支架支护顶板是当代采煤技术的一次重要变革，也是煤矿生产现代化的重要标志。
支撑掩护式液压支架设计_毕业设计
支撑掩护式液压支架设计 前言 综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我国液压支架经过30多年的发展，取得显著的成果，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式液压支架，这些系列化液压支架一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。 我国煤矿中使用的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头液压支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在处工作面断头以外的采煤工作面上所有的位置的液压支架。 目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于直接类别和老顶级别的不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析使支架能适应顶板载荷的要求。 此次设计是对大学所学的知识的综合应用，通过设计使所学知识融会贯通，形成较为清晰的知识构架，强化设计过程的规范性以及对计算机的使用的熟练性。通过此次设计，能够更好的梳理所学的知识，基本掌握机械设计制造及其自动化专业在机械设计方面的工作方法，同时提高独立为完成工作的能力，为以后的工作打下坚实的基础。
第1章液压支架的概述 1.1液压支架的组成和用途 1.1.1液压支架的组成 液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操作控制系统等主要部分组成。 1.1.2液压支架的用途 在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项工作正常进行，必须对顶板进行支护，而液压支架是以高压液体作为动力由液压元件与金属构件组成的至呼和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。液压支架可与弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。 1.2液压支架的工作原理 液压支架在工作过程，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站提供的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的，如图1-1所示。 升柱：当需要液压支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的下活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，是与活塞杆相连的顶梁紧紧接触顶板。 降柱：当需要降柱时，高压乳化液进入立柱的上活塞腔，另一腔回液，推动活塞下降，顶梁脱离接触接触顶板。
液压升降机设计毕业论文
液压升降机设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计（论文）任务书
机械手的设计毕业设计论文
天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班
目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明： (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)
1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸
机械手的设计毕业论文资料
中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文） 题目：机械手的设计 学习中心：山东莱阳学习中心 年级专业： 姓名：孙照源学号： 指导教师：职称： 导师单位：莱阳市职业中等专业学校 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2011年 08月 30 日
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核 5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 5.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 5.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
液压设计论文
目录 1 机床液压系统的设计任务分析与方案分析 (3) 1.1设计任务分析 (3) 1.2方案分析 (3) 2 分析系统工况，确定系统参数 (4) 2.1确定执行元件 (4) 2.2分析系统工况 (4) 2.2.1工作负载分析 (4) 2.2.2负载图与速度图的绘制 (5) 2.2.3液压缸主要参数的确定 (6) 3 液压系统图的拟定 (8) 3.1液压回路的选择 (8) 3.1.1选择调速回路 (8) 3.1.2选择快速运动和换向回路 (8) 3.1.3选择速度换接回路 (8) 3.1.4考虑压力控制回路 (8) 3.2液压回路的综合 (8) 4 液压元件的选择 (10) 4.1液压泵及驱动电机规格选择 (10) 4.1.1大小流量泵最高工作压力计算 (10) 4.1.2总需供油量计算 (10) 4.1.3电动机的选择 (10) 4.2阀类元件及辅助元件选择 (10) 4.3油管的选择 (11) 4.4油箱的选择和计算 (12) 4.4.1油箱容积的计算 (12)
4.4.2散热量的计算 (12) 4.4.3油箱长、宽、高计算 (12) 4.4.4油箱结构设计 (13) 5 油压系统性能验算 (14) 5.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (14) 5.1.1快进 (14) 5.1.2工进 (14) 5.1.3快退 (15) 5.2油液油温验算 (15) 参考文献 (17) 致谢 (18)
任务分析与方案设计 1 机床液压系统的设计任务分析与方案分析 1.1设计任务分析 设计一卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统，要求液压系统的工作循环是： 快进→工进→快退→停止。机床主轴上有36个孔，加工φ13.7mm 的孔12个， φ6.5的孔24个；刀具材料硬度为230HBW ；工作部件重量1000N 快进、快退速 度为13v v ==7m/min,最大行程1l =360mm,工进行程2l =130mm,往复运动的加减速时间要求不大于0.2s ，动力滑台采用平面导轨，其静、动摩擦系数分别为0.2、0.1。 1.2方案分析 方案一:系统采用开式容积调速回路，液压泵从油箱直接吸油，执行元件的 回油直接回油箱，油液在油箱中能够得到充分的冷却，虽油箱体积较大，空气和脏物易进入油箱，但此回路效率比较高，发热少。同时系统采用无级调压，结构简单，压力切换平稳,而且便于实现机床远距离控制。由于液压缸要求油源交替地提供低压大流量和高压小流量的油液，故系统可采用大小液压泵双泵供油的油源方案。在卸荷回路中，回路可设置成M 型中位机能的电液换向阀卸荷，以系统保持在0.3MPa 左右的压力，供控制油路之用。因系统要求快进，快退两种运动的换接，故可采用蓄能器快速运动回路，以满足要求。不过系统在整个工作循环内必须有足够长的停歇时间，以使液压泵能对蓄能器充分进行充油。 方案二: 要求系统快进，快退速度相等，速度平稳性要求较高，且速度低， 故采用进口节流调速方案。系统采用大小流量泵双泵供油回路，功率损耗 小，系统效率高，应用比较广泛。同时采用外控顺序阀与单向阀组成卸荷 阀，在双泵供油系统中构成卸荷回路，可以减少在专门设置元件或油路， 使系统简单化，而且实用可靠。不管采用什么油源形式供油，都必须有单 独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动，因此采用单杆液压缸作 差动连接构成快进快退换向回路。在机床滑台由工进转为快退时，回路中 通过的流量可能很大，为了保证换向平稳可见，可采用电液换向阀式换接 回路。系统调压问题可在油源中解决，因此可不在专门考虑回路调压问题。 从设计要求、实际问题、成本问题以及油路的复杂程度等方面考虑，对比两种方案可知，方案二最优，因此本设计采用方案二。
支撑掩护式液压支架设计毕业论文
支撑掩护式液压支架设计毕业论文 前言 综合机械化采煤是煤矿技术进步的标志，是煤矿增加产量、提高劳动效率、增加经济效益的重要手段。实践证明大力发展综合机械化采煤，研制和使用液压支架是十分关键的。我国液压支架经过30多年的发展，取得显著的成果，至今已能成批制造两柱掩护式和四柱支撑掩护式液压支架，这些系列化液压支架一般用于缓倾斜中厚煤层及厚煤层分层开采。 我国煤矿中使用的支架类型很多，按照支架采煤工作面安装位置来划分有端头液压支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在处工作面断头以外的采煤工作面上所有的位置的液压支架。 目前使用的液压支架分为三类。即：支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式液压支架。从架型的结构特点来看，由于直接类别和老顶级别的不同，所以为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力承载力的关系进行分析使支架能适应顶板载荷的要求。 此次设计是对大学所学的知识的综合应用，通过设计使所学知识融会贯通，形成较为清晰的知识构架，强化设计过程的规性以及对计算机的使用的熟练性。通过此次设计，能够更好的梳理所学的知识，基本掌握机械设计制造及其自动化专业在机械设计方面的工作方法，同时提高独立为完成工作的能力，为以后的工作打下坚实的基础。
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第1章液压支架的概述 1.1液压支架的组成和用途 1.1.1液压支架的组成 液压支架由顶梁、底座、掩护梁、立柱、推移装置、操作控制系统等主要部分组成。 1.1.2液压支架的用途 在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项工作正常进行，必须对顶板进行支护，而液压支架是以高压液体作为动力由液压元件与金属构件组成的至呼和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。液压支架可与弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。 1.2液压支架的工作原理 液压支架在工作过程，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站提供的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的，如图1-1所示。 升柱：当需要液压支架上升支护顶板时，高压乳化液进入立柱的下活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，是与活塞杆相连的顶梁紧紧接触顶板。
机械手设计本科毕设论文
本科毕业论文 题目：三自由度圆柱坐标型工业机器人设计 学院：机械工程学院 专业：机械制造（辅修） 年级：2009 姓名：李介博 指导教师：赵华洋 完成日期：2012.04.03
三自由度圆柱坐标型工业机器人设计 摘要：在工业上，随着自动控制系统广泛的应用，工业自动化机床控制、计算机系统、机器人等高科技技术也得到了长足的发展。其中工业机器人是相对较新的电子设备，它综合应用了机械电子自动控制等先进技术以及物理生物等学科的基础知识，因而能实现机械化与自动化的有机结合而广泛应用与工业生产的各个部门，逐步的改变现代化工业面貌。 工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用在自动加工线和柔性制造系统中传递和装卸的工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。 本设计为三自由度圆柱坐标型工业机器人，其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。在控制器的作用下，它可执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作，本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。 关键词：三自由度；圆柱坐标；工业机器人；自动化
Three degrees of freedom cylindrical coordinate industrial robot design Abstract: In industry, along with the automatic control system of a wide range of applications, industrial automation machine control, computer systems, robots and other high-tech technology are also got rapid progress. Including industrial robot is relatively new electronic equipment, it comprehensive application of mechanical and electronic automatic control and other advanced technology and physics biological sciences foundation knowledge, and can therefore realize mechanization and automation organically and is widely used in industrial production of various sectors, gradually change modern industrial outlook. Industrial robot is a body independent of freedom movements, the program can be more flexible changes, can arbitrary positioning, high automation automatic operate machinery. Mainly used in automatic processing lines and flexible manufacturing system transfer and loading and unloading work piece or fixture. Industrial robot arm with rigid high for the subject than people, can have faster movement speed, can carry more weight, and positioning accuracy quite high, and it may, according to the signals, automatic external to operate. This scheme introduced a cylindrical robot for three degree of freedom. It is composed of two linear axes and one rotary axis current control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple tasks. This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work. Key words: three degrees of freedom; cylindrical; industrial robot; automation
液压设计毕业设计论文
摘要 本文主要论述了液压设计。因为液压是活塞式发动机和压缩机的主要零件之一，其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，其作用是将活塞的气体压力传送给曲轴，又收曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆承受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小，强度高。所以在安排工艺过程时，按照“先基准后一般”的加工原则。连杆的主要加工表面为大小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及螺栓孔定位面。在夹具设计方面也要针对连杆结构特点比较小，设计应时应注意夹具体结构尺寸的大小等，最终就能达到零件的理想要求！ 关键词:液压变形加工工艺夹具设计 Abstract The diesel connecting rod treating handicraft the main body of a book has been discussed mainly and their grip design.Because of the connecting rod is one of dyadic engine of piston and main compression engine part, whose larger end hole and crank shaft link up , the small head hole links up by the wrist pin and the piston , whose effect is that the piston gas pressure is transmitted to the crank shaft , collect crank shaft gas in driving but setting a piston in motion to compress a cylinder.Being that the pole bears pounds a live load , request connecting rod mass is minor therefore , the intensity is high. Therefore when arranging procedure for, according to "first the criterion queen-like " treating principle. The connecting rod main part processes a surface being that head hole and both ends big or small are weak, more important faying face and bolt hole locating surface being the connecting rod body and cover treating outside.Also should be comparatively small specifically for connecting rod structure characteristic in the field of grip design , design that the size should pay attention to gripping the concrete structure dimension of the season waits, the ideal being therefore likely to reach a part ultimately demands! Keyword: Connecting rod Deformination Processing technology Design of clamping device 第一章引言 (1) 1.1数控机床的特点 (1) 1.2设计采用的方法 (1) 第二章分度盘的加工与编程 (2) 2.1加工任务分析 (2)
机械手毕业设计开题报告
理工学院毕业设计(论文)开题报告 题目：铣床自动上下料点位控制机械手的设计 学生姓名：韩抟彬学号： 10L0551370 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：陈继荣 2014年3月31日
毕业设计开题报告 摘要； 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 1．课题研究的目的和意义 1.1本课题的意义 机械手又名工业机器人，是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的
毕业设计液压支架立柱的设计分析
第一章绪论 1.1 液压支架的设计目的 采用综合机械化采煤方法是大幅度增加煤炭产量、提高经济效益的必由之路。为了满足煤炭日益增长的需要，必须大量生产综合机械化采煤设备，迅速增加综合机械化采煤工作面（简称综采工作面）。而每个总裁工作面平均需要安装150台液压支架，可见对液压支架的需要量是很大的。 由于不同采煤工作面的顶底板条件、煤层厚度、煤层倾角、煤层的物理机械性质等的不同，对液压支架的要求也不同。为了有效地支护和控制顶板，必须设计出不同类型和不同结构尺寸的液压支架。因此，液压支架的设计工作是很重要的。由于液压支架的类型很多，因此其设计工作量也是很大的。由此可见，研制和开发新型液压支架是必不可少的一个环节。 1.2液压支架的使用现状 液压支架的设计、制造和使用，从1854年英国研制成功了液压支架发展到现在，已经基本成熟，已经基本成熟，它已经形成了能另适用各种不同煤矿地质条件的各类液压支架。 从液压支架的形式来看，有支撑式液压支架发展到掩护式液压支架和支撑掩护式液压支架；从支架的质量来看，有轻型液压支架和重型液压支架；从支撑高度来看，有薄煤层液压支架、中厚煤层分层和厚煤层液压支架，其中厚煤层液压支架鼬分厚煤层一次采全高液压支架、厚煤层分层开采液压支架和放顶煤液压支架；从用途来看，有端头液压支架和中间液压支架。所以从液压支架的现状开看，液压支架已经发展到一个完整的液压支架体系。从液压支架的设计来看，由过去的手工设计发展到全部计算机程序设计。总之，随着时代的发展的进步，液压支架设计、制造和使用，将越来越完善、安全、可靠。 1.3液压支架的发展趋势 近几年来，为适应采煤综合机械化的发展需要，液压支架获得了迅速的发展，出现了很多类型，据统计，它的结构形势已达数百种。每种支架的支柱从1根导8根，支撑力从50吨到800吨，支架适应煤层厚度的范围由0.6米到5米，也以至更厚的煤层，适应煤层倾角由0°到45°，甚至70°左右。在缓倾斜薄及中后煤层中，液压支架已